ستز آسپirin — واکنشی که داروسازی مدرن را بنیان نهاد

کار را در هود دودکش یا محیط با تهویه مناسب انجام دهید. عینک ایمنی ضدپاشش مواد شیمیایی، دستکش نیتریلی و روپوش آزمایشگاهی بپوشید. بخار انیدرید استیک به شدت به چشم‌ها و دستگاه تنفسی تحریک‌کننده است — در تماس با غشاهای مخاطی مرطوب به اسید استیک هیدرولیز می‌شود. یک بشر آب نزدیک خود داشته باشید تا هر نشتی را فوراً با آن بشویید. هنگام عدم استفاده، بطری انیدرید استیک را درب‌بسته نگه دارید.

۲٫۰ گرم اسید سالیسیلیک (اسید ۲-هیدروکسی‌بنزوئیک، C₇H₆O₃) را در یک ارلن‌مایر ۱۲۵ میلی‌لیتری خشک وزن کنید. اسید سالیسیلیک یک پودر بلورین سفید با بوی فنلی ملایم است. این ماده نخستین بار در سال ۱۸۵۹ توسط هرمان کلبه با واکنش فنوکسید سدیم با دی‌اکسید کربن تحت فشار سنتز شد — واکنش کلبه-اشمیت، یکی از نخستین سنتزهای آلی صنعتی. گروه هیدروکسیل روی حلقه بنزن هدف استیله‌شدن است.

3 میلی‌لیتر انیدرید استیک (C₄H₆O₃) را با استفاده از استوانه مدرج اندازه‌گیری کرده و به اسید سالیسیلیک موجود در بالن اضافه کنید. انیدرید استیک مایعی بی‌رنگ با بوی تند و شبیه سرکه است — این ماده شکل آب‌گیری‌شده دو مولکول اسید استیک است که به هم متصل شده‌اند. این ماده عامل استیلدار قوی‌تری نسبت به خود اسید استیک است، زیرا واکنش به جای آب، اسید استیک (گروه ترک‌کننده خوب) آزاد می‌کند. سریع کار کنید و در بطری را ببندید — بخار آن یک اشک‌آور قوی است.

۵ قطره اسید فسفریک غلیظ (H₃PO₄، ۸۵٪) به مخلوط اضافه کنید. این اسید نقش کاتالیزور را دارد — با پروتونه کردن اکسیژن کربونیل انhydرید استیک، کربن کربونیل را الکتروفیل‌تر می‌کند و حمله هسته‌دوستانه گروه هیدروکسیل اسید سالیسیلیک را تسریع می‌کند. به آرامی بچرخانید تا مخلوط شود. در گذشته از اسید سولفوریک استفاده می‌شد، اما اسید فسفریک ترجیح داده می‌شود زیرا احتمال سوختگی یا واکنش‌های جانبی کمتری دارد.

بالن را در حمام آبی که تا ۷۵ تا ۸۵ درجه سانتی‌گراد گرم شده قرار دهید. بالن را محکم نگه دارید تا واژگون نشود. به مدت ۱۵ دقیقه گرم کنید و هر از گاهی به آرامی بچرخانید. اسید سالیسیلیک با پیشرفت واکنش حل می‌شود و مخلوط به یک محلول شفاف تبدیل می‌شود. واکنش استری‌شدن به این صورت است: C₇H₆O₃ + (CH₃CO)₂O → C₉H₈O₄ + CH₃COOH. گروه استیل از استیک انیدرید جای هیدروژن روی هیدروکسیل فنولی را می‌گیرد و پیوند استری را تشکیل می‌دهد که آسپیرین را تعریف می‌کند. اسید استیک به‌عنوان فرآورده جانبی تا حدی به‌صورت بوی سرکه تبخیر می‌شود.

فلاسک را از حمام آب خارج کنید و با احتیاط 20 میلی‌لیتر آب مقطر سرد اضافه کنید. آب با استیک انیدرید اضافی واکنش می‌دهد: (CH₃CO)₂O + H₂O → 2 CH₃COOH. این واکنش گرماده است — فلاسک به‌طور قابل توجهی گرم می‌شود. هم بزنید تا دیگر گرمایی تولید نشود. این مرحله استیک انیدرید واکنش‌نداده را از بین می‌برد تا محصول را آلوده نکند. محلول اکنون مخلوطی از آspirین حل‌شده، اسید استیک، اسید فسفریک و آب است.

بالن را در حمام یخ قرار دهید و اجازه دهید ۱۰ تا ۱۵ دقیقه سرد شود. با سرد شدن محلول، اسید استیل‌ساکسیلیک به صورت توده‌ای از بلورهای سفید و سوزنی‌شکل متبلور می‌شود — آسپرین در آب سرد بسیار کمتر از آب گرم محلول است. اگر بلوری ظاهر نشد، داخل بالن را با یک میله شیشه‌ای خراش دهید تا مکان‌های هسته‌زایی فراهم شود. بلورها پس از شروع هسته‌زایی به سرعت تشکیل می‌شوند و اغلب در عرض چند دقیقه بالن را با توده‌ای متراکم و سفید پر می‌کنند.

یک دستگاه فیلتراسیون با قیف و کاغذ صافی آماده کنید. سوspension کریستال را از روی فیلتر بریزید. کریستال‌های سفید روی کاغذ جمع می‌شوند، در حالی که اسید استیک، اسید فسفریک و آب از آن عبور می‌کنند. کریستال‌ها را دو بار با ۱۰ میلی‌لیتر آب مقطر سرد شستشو دهید تا اسید باقی‌مانده از بین برود. کریستال‌ها را با یک اسپatula به آرامی فشار دهید تا آب اضافی خارج شود. آسپیرین خام باید یک جامد سفید و بلورین با بوی ضعیفی شبیه سرکه باشد که از آثار اسید استیک ناشی می‌شود.

کریستال‌ها را به یک ساعت شیشه‌ای تمیز یا ظرف تبخیر منتقل کنید و اجازه دهید ۳۰ دقیقه در هوا خشک شوند. محصول خشک‌شده، اسید استیل‌سالیسیلیک خالص و سفیدرنگ با ساختار بلوری است — آسپرین. محصول را وزن کنید: بازدهی نظری از ۲٫۰ گرم اسید سالیسیلیک برابر با ۲٫۶ گرم آسپرین است (گروه استیل جرم را افزایش می‌دهد). بازدهی معمول در آزمایشگاه ۱٫۵–۲٫۲ گرم (۶۰–۸۵٪) است. کریستال‌ها عادت سوزنی‌شکل مشخصی دارند و نقطه ذوب آن‌ها ۱۳۵ °C است — آزمایش نقطه ذوب، بررسی استاندارد خلوص در آزمایشگاه‌های آموزشی است.

چند بلور را در ۵ میلی‌لیتر آب حل کنید و ۱ تا ۲ قطره محلول کلرید آهن(III) (FeCl₃) اضافه کنید. آسپیرین خالص تغییر رنگی نمی‌دهد یا رنگ زرد بسیار کم‌رنگی ایجاد می‌کند. اگر رنگ بنفش تیره ظاهر شود، سالیسیلیک اسید واکنش‌نداده در نمونه وجود دارد — هیدروکسیل فنولی آزاد با آهن(III) واکنش می‌دهد و کمپلکس رنگی تشکیل می‌دهد. در آسپیرین خالص، این هیدروکسیل توسط گروه استیل مسدود شده و از واکنش رنگی جلوگیری می‌کند. این یکی از ساده‌ترین و زیباترین آزمون‌های خلوص در شیمی آلی است.

داروی خشک‌شده آسپیرین را به یک شیشه کوچک شیشه‌ای منتقل کنید و برچسب بزنید: ACETYLSALICYLIC ACID (ASPIRIN) — LAB SYNTHESIS — NOT FOR CONSUMPTION. در جای خنک و خشک نگهداری کنید. با گذشت زمان، آسپیرین به آرامی به اسید سالیسیلیک و اسید استیک هیدرولیز می‌شود؛ به همین دلیل است که قرص‌های آسپیرین قدیمی بوی سرکه می‌دهند. سنتز هوفمان در سال 1897 نه تنها یک دارو، بلکه یک صنعت را پدید آورد: آسپیرین بایر نخستین داروی دارای نام تجاری بود، نخستین دارویی که به صورت قرص فروخته شد، و همچنان پرمصرف‌ترین داروی تاریخ است — سالانه بیش از 100 میلیارد قرص در سراسر جهان مصرف می‌شود.